Nghiên cứu diễn biến hình thái khu vực cửa sông Thu Bồn và đề xuất các giải pháp giảm thiểu tác động bất lợi phục vụ phát triển kinh tế xã hội

i



BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP &PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
*


ĐẶNG ĐÌNH ĐOAN



NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN HÌNH THÁI KHU VỰC CỬA
SÔNG THU BỒN VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM
THIỂU TÁC ĐỘNG BẤT LỢI PHỤC VỤ PHÁT TRIỂN
KINH TẾ XÃ HỘI





LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - NĂM 2014
ii



BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI




ĐẶNG ĐÌNH ĐOAN


NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN HÌNH THÁI KHU VỰC CỬA
SÔNG THU BỒN VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM
THIỂU TÁC ĐỘNG BẤT LỢI PHỤC VỤ PHÁT TRIỂN
KINH TẾ XÃ HỘI

Chuyên ngành: Chỉnh trị sông và bờ biển
Mã số : 62 44 94 01



NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

1. PGS. TS. VŨ MINH CÁT;
2. TS. PHẠM QUANG SƠN;





HÀ NỘI - NĂM 2014
iii


LỜI CAM ĐOAN

Tôi là Đặng Đình Đoan, xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng
tôi. Các nội dung và kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực và chưa được ai
công bố trong bất kỳ công trình khoa học nào.


TÁC GIẢ




Đặng Đình Đoan

iv


LỜI CẢM ƠN
Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tác giả xin gửi lời cảm ơn tới PGS. TS.

Vũ Minh Cát, ĐH Thủy Lợi; TS. Phạm Quang Sơn,Viện Địa chất, đã hướng dẫn tác
giả trong suốt quá trình tìm hiểu, nghiên cứu và hoàn thiện luận án.
Tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy, cô giáo và đồng
nghiệp ở trường Đại học Thủy lợi; Viện khoa học thủy lợi Việt Nam; Viện khoa học
thủy lợi miền Trung và Tây Nguyên, Trường Cao đẳng Công nghệ Kinh tế và Thủy
lợi miền Trung đã tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong suốt quá trình học tập và
thực hiện luận án.
Tác giả cũng trân trọng cảm ơn các cơ quan: Sở Nông nghiệp và phát triển
nông thôn tỉnh Quảng Nam và Thành phố Đà Nẵng; Đài Khí tượng Thủy văn khu
vực Trung Trung Bộ đã giúp đỡ tác giả trong quá trình thu thập tài liệu, các thông
tin cần thiết liên quan đến vấn đề nghiên cứu.
Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè, đồng nghiệp và người thân
đã giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong suốt thời gian học tập,
nghiên cứu và thực hiện luận án.


TÁC GIẢ



Đặng Đình Đoan

v



MỤC LỤC
Trang phụ bìa trang
Lời cam đoan
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt
Danh mục các hình vẽ
Danh mục các bảng
MỞ ĐẦU 1
1. Cơ sở khoa học của luận án 1
2. Mục tiêu của luận án 3
3. Nhiệm vụ và nội dung của luận án 3
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án 3
5. Cấu trúc của luận án 4
6. Những đóng góp mới của luận án 5
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN VÙNG CỬA SÔNG
ẢNH HƯỞNG TRIỀU 6
1.1. KHÁI NIỆM VÀ PHÂN VÙNG CỬA SÔNG 6
1.1.1. Khái niệm về vùng cửa sông 6
1.1.2. Phân vùng cửa sông 8
1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CỬA SÔNG TRÊN THẾ GIỚI 9
1.3. CÁC NGHIÊN CỨU VỀ BIẾN ĐỔI CỬA SÔNG Ở VIỆT NAM 13
1.4. CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU Ở VÙNG CỬA SÔNG THU BỒN
20
1.4.1. Các dự án điều tra cơ bản 20
1.4.2. Các chương trình KHCN Nhà nước và các đề tài nghiên cứu khoa học
công nghệ có liên quan 21

1.4.3. Các dự án khu vực cửa sông 22
1.5. NHỮNG HẠN CHẾ RÚT RA VÀ HƯỚNG TIẾP CẬN CỦA LUẬN ÁN 23
1.6. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU TRONG LUẬN ÁN 25
1.6.1. Phương pháp phân tích thống kê và tổng hợp 25
1.6.2. Phương pháp phân tích viễn thám, hệ thông tin địa lý (GIS) 26
1.6.3. Phương pháp mô hình toán 26
vi


1.7. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 27
CHƯƠNG 2. ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN, HIỆN TRẠNG, NGUYÊN NHÂN VÀ CÁC
NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN DIỄN BIẾN HÌNH THÁI VÙNG CỬA SÔNG THU
BỒN 29
2.1. KHÁI QUÁT VỀ ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN LƯU VỰC NGHIÊN CỨU 29
2.1.1. Vị trí địa lý 29
2.1.2. Đặc điểm địa hình 30
2.1.3. Đặc điểm địa chất, thổ nhưỡng 31
2.1.4. Mạng lưới sông Thu Bồn 32
2.1.5. Đặc điểm khí hậu 32
2.1.6. Chế độ thủy văn 34
2.1.7. Các yếu tố hải văn 38
2.2. HIỆN TRẠNG DIỄN BIẾN HÌNH THÁI CỬA SÔNG THU BỒN 43
2.2.1. Diễn biến hình thái khu vực phía trong sông 43
2.2.2. Biến đổi hình thái dải ven biển vùng cửa sông nghiên cứu 46
2.3. NGUYÊN NHÂN VÀ CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG 47
2.3.1. Nhân tố nội động lực 48
2.3.2. Nhân tố thủy động lực 51
2.3.3. Các nguyên nhân do con người 53
2.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 57
CHƯƠNG 3. CỨU DIỄN BIẾN VÙNG CỬA SÔNG THU BỒN BẰNG PHƯƠNG

PHÁP PHÂN TÍCH VIỄN THÁM, GIS VÀ MÔ HÌNH TOÁN 59
3.1. NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN HÌNH THÁI BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN
TÍCH VIỄN THÁM, GIS 59
3.1.1. Cơ sở lý thuyết 59
3.1.2. Phương pháp thực hiện 61
3.1.3. Diễn biến khu vực cửa sông Thu Bồn qua phân tích thông tin viễn thám 61
3.2. NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN HÌNH THÁI BẰNG PHƯƠNG PHÁP MÔ
HÌNH TOÁN 78
3.2.1. Lựa chọn mô hình 78
3.2.2. Mô phỏng diễn biến đáy sông và đáy biển trước cửa sông bằng MIKE21 79
3.2.3. Xây dựng tập kịch bản và mô phỏng 92
vii


3.2.4. Mô phỏng sự thay đổi đường bờ biển bằng Litpack 99
3.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 114
CHƯƠNG 4. ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP CÓ TÍNH ĐỊNH HƯỚNG PHÒNG
TRÁNH, GIẢM NHẸ XÓI LỞ, BỒI TỤ VÙNG CỬA SÔNG THU BỒN 117
4.1. NHÓM GIẢI PHÁP PHI CÔNG TRÌNH 117
4.2. NHÓM GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH 119
4.2.1. Giải pháp cho đoạn sông từ Giao Thủy tới Cửa Đại 119
4.2.2. Giải pháp cho cửa sông và bờ biển kề cận 2 bên cửa sông 126
4.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 135
PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 137
CÁC BÀI BÁO CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ CỦA
NGHIÊN CỨU SINH 141
TÀI LIỆU THAM KHẢO 142

viii


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

EC
GDP
Ủy ban Châu âu
Tổng sản phẩm quốc nội
GIS Hệ thống thông tin địa lý
KC Chương trình quốc gia về khoa học công nghệ
KHCN Khoa học công nghệ
QL Quốc lộ
MC Mặt cắt
TSKH Tiến sĩ khoa học
TKKT-TC
UBND
Thiết kế kỹ thuật thi công
Ủy ban nhân dân
ĐBSCL Đồng bằng sông cửu long

ix


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1- 1: Sơ đồ tiếp cận 25
Hình 1- 2: Sơ đồ nghiên cứu phân tích tổng hợp 25
Hình 1-3: Sơ đồ nghiên cứu của phương pháp viễn thám 26
Hình 1-4: Sơ đồ nghiên cứu của phương pháp mô hình toán 27
Hình 2-1: Khu vực nghiên cứu sông Thu Bồn 29
Hình 2- 2: Hoa sóng chế độ ngoài khơi khu vực nghiên cứu 41
Hình 2- 3: Thống kê chiều dài xói lở (m)[66] 45
Hình 2- 4: Tốc độ xói lở (m/năm)[66] 45
Hình 2- 5: Xói lở do dòng xoáy tạo thành các hố xói ở Bãi Mộ thôn An Hà - Điện
Phong với độ rộng 10-20m, sâu từ 3-5m(5/2009) 46
Hình 2- 6: Hố xói Ông Phật, trước lũ 1999 với diện tích 250m2, sâu 2-3m, đến
nay là 4000 m2, sâu 7 –1 0 m tại thôn An Hà (5/2009) 46
Hình 2- 7: Xói lở trên đoạn bờ hữu dài 3km ở thôn An Hà, Thôn Thi Phương và
Thôn Cẩm Phú - Điện Phong. (5/2009) 46

Hình 2- 8 :Xói lở do dòng chảy dồn vào sông nhánh Vĩnh Điện (Điện An) trên
đoạn bờ dài hơn 1km (5/2009) 46
Hình 2- 9: Sạt lở bờ biển khu vực bờ phải Cửa Đại do sóng xiên góc với đường bờ
(Golden Sand Resort Hội An tháng 10/2010) 47
Hình 2- 10: Xói ở bờ biển Duy Hải ( bờ phải Cửa Đại sau lũ 9/2009) 47
Hình 2-11: Các đứt gãy điển hình có vai trò hình thành các sông chính 48
Hình 2- 12: Đốt rừng làm nương ở Quế Sơn; khai thác khoảng sản ở Phước Sơn và
xây dựng Thủy điện Sông Bung 2[66] 54
Hình 2- 13: Nuôi trồng thủy sản trên sông và canh tác trên bãi bồi khu vực hạ lưu
sông Thu Bồn [66] 55
Hình 3- 1: Sơ đồ tóm tắt qui trình xử lý thông tin ảnh và bản đồ [40] 61
Hình 3- 2: Biến động lòng dẫn sông Thu Bồn giai đoạn 1973 đến 2013 63
Hình 3- 3: Ảnh vệ tinh đoạn từ Giao Thủy đến cầu đường sắt 64
Hình 3- 4: Sơ đồ biến đổi dòng sông đoạn từ Giao Thủy đến cầu đường sắt 64
Hình 3- 5: Xu thế biến đổi dòng sông đoạn từ Giao Thủy đến cầu đường sắt 65
Hình 3- 6 : Sự di chuyển của dòng chủ lưu tại đoạn Giao Thủy 66
Hình 3- 7: Sự di chuyển của dòng chủ lưu tại đoạn Duy Châu (Duy xuyên) 66
Hình 3- 8: Sự di chuyển của dòng chủ lưu tại đoạn Phú Đông, Điện Quang 67
Hình 3- 9: Xu hướng diễn biến đường bờ tại Kỳ Long 67
Hình 3- 10: Ảnh viễn thám khu vực từ cầu đường sắt đến cầu Câu Lâu 68
Hình 3- 11: Sự di chuyển của dòng chủ lưu tại đoạn thôn Nhị Dinh1 69
x


Hình 3- 12: Sự di chuyển của dòng chủ lưu tại đoạn thôn Nhị Dinh 69
Hình 3- 13: Diễn biến đoạn bờ gần cửa sông từ năm 1973 đến 2013 70
Hình 3- 14: Diễn biến dòng chủ lưu đoạn sông gần cửa Đại năm 1973 đến 2013. 72
Hình 3-15: Diễn biến dòng chủ lưu đoạn sông nằm kề cửa Đại năm 1973 đến 2013. 72
Hình 3- 16: Diễn biến đoạn bờ cửa Đại năm 1973 đến 2013 73
Hình 3- 17: Diễn biến đường bờ tại đoạn phía Bắc cửa Đại, năm 1973 đến 2013. 74

Hình 3- 18: Diễn biến đoạn cửa Đại năm 1999 đến 2013 qua ảnh vệ tinh. 75
Hình 3-19: Diễn biến bờ biển đoạn bờ phía Nam cửa Đại từ năm 1973 đến 2013. . 76
Hình 3- 20: Số hóa địa hình lưới tính miền lớn 84
Hình 3- 21: Địa hình lưới tính nhỏ 85
Hình 3-22: Địa hình chi tiết khu vực cửa Đại 85
Hình 3- 23: Kết quả hiệu chỉnh mực nước tại trạm Sơn Trà 86
Hình 3- 24: Tương quan mực nước thực đo và tính toán tại Sơn Trà 87
Hình 3- 25: Kết quả hiệu chỉnh mực nước tại trạm cửa Đại 87
Hình 3- 26: Tương quan mực nước thực đo và mô phỏng tại cửa Đại 88
Hình 3- 27: Kết quả so sánh chiều cao sóng tính toán và thực đo 88
Hình 3- 28: Kết quả hiệu chỉnh lưu tốc tại cửa Đại 89
Hình 3- 29: Tương quan giữa lưu tốc thực đo và tính toán tại cửa Đại 89
Hình 3- 30: Địa hình cửa Đại đo tháng 9/2009 90
Hình 3- 31: Địa hình cửa Đại đo tháng 10/2009 90
Hình 3- 32: Các mặt cắt chiết xuất kết quả mô phỏng 91
Hình 3-33: Địa hình đáy thực đo và tính toán (MC1) 91
Hình 3-34: Địa hình đáy thực đo và tính toán (MC2) 91
Hình 3- 35: Địa hình đáy thực đo và tính toán (MC3) 91
Hình 3- 36: Các mặt cắt tính toán biến đổi địa hình đáy 93
Hình 3- 37: Biến đổi địa hình đáy MC1 94
Hình 3- 38: Biến đổi địa hình đáy MC2 94
Hình 3- 39: Biến đổi địa hình đáy MC4 95
Hình 3- 40: Biến đổi địa hình đáy MC3 95
Hình 3- 41: Biến đổi địa hình đáy MC5 95
Hình 3- 43: Biến đổi địa hình đáy MC2 96
Hình 3- 44: Biến đổi địa hình đáy MC3 96
Hình 3- 45: Biến đổi địa hình đáy MC4 96
Hình 3- 46: Biến đổi địa hình đáy MC5 96
Hình 3- 47: Vận tốc dòng chảy tổng cộng các kịch bản C1, C2 tại điểm 1 98
Hình 3- 48: Địa hình đáy – Kịch bản C1 98

xi


Hình 3- 49: Địa hình đáy – Kịch bản C2 98
Hình 3- 50: Mô hình hóa đường bờ khu vực nghiên cứu 100
Hình 3- 51: Mô hình hóa mặt cắt ngang đại diện khu vực nghiên cứu 100
Hình 3- 52: Hiệu chỉnh & kiểm định mô hình litline 102
Hình 3- 53: Đường bờ biển sau 10 năm 103
Hình 3- 54: Đường bờ biển sau 20 năm 104
Hình 3- 55: Đường bờ biển sau 10 năm, có thêm 2 đập hướng dòng tại cửa 105
Hình 3- 56: Đường bờ biển sau 20 năm 106
Hình 3- 57: Các mặt cắt điển hình chiết xuất trên miền tính toán Litprof 108
Hình 3-58: Diễn biến cao độ đáy MC2 ứng với các kịch bản E1, E2 111
Hình 3-59: Diễn biến cao độ đáy MC3 ứng với các kịch bản E1, E2 111
Hình 3- 60: Diễn biến MC1 theo kịch bản có kè 113
Hình 3- 61: Diễn biến MC2 theo kịch bản có kè 113
Hình 3- 62: Diễn biến MC3 theo kịch bản có kè 114
Hình 3- 63: Diễn biến MC4 theo kịch bản có kè 114
Hình 4- 1: Kè kết hợp các loại vải địa kỹ thuật và bằng thực vật[66] 122
Hình 4- 2a: Bố trí cây ở nơi không ngập nước thường xuyên[66] 122
Hình 4-2b: Bố trí cây [66] 122
Hình 4- 3: Sơ đồ kết cấu kè lát mái [66] 123
Hình 4- 4a: Mỏ hàn nghiêng với dòng chảy [66] 125
Hình 4- 4b: Mỏ hàn vuông góc dòng chảy [66] 125
Hình 4- 5: Phân đoạn diễn biến đường bờ biển[5] 129
Hình 4-6: Mặt cắt điển hình kiểu kè mái nghiêng 134
Hình 4-7: Giải pháp tổng thể bảo vệ bờ khu vực nghiên cứu 135

xii

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2- 1: Dòng chảy sông Các đặc trưng Thu Bồn 34
Bảng 2- 2: Lưu lượng dòng chảy năm ứng với các tần suất 35
Bảng 2- 3: Lưu lượng lũ thiết kế ứng với các tần suất qui định như sau 35
Bảng 2- 4: Giá trị Vmax đặc trưng trạm Cửa Đại 36
Bảng 2- 5: Lưu lượng tại mặt cắt Cửa Đại 36
Bảng 2- 6: Các đặc trung dòng chảy bùn cát tại Nông Sơn 37
Bảng 2- 7: Thống kê các đặc trưng mực nước và độ lớn triều tại Hội An (cm) 38
Bảng 2- 8: Tham số sóng do các cơn bão ngoài khơi vùng bờ Hội An gây ra [5] 39
Bảng 2- 9: Bảng thống kê sóng chế độ ngoài khơi khu vực nghiên cứu 40
Bảng 2- 10:Hằng số điều hòa dòng triều vùng trong sông, tháng IX/2009 41
Bảng 2- 11: Hằng số điều hòa dòng triều vùng ven bờ phía Bắc, tháng IX/2009 . 42
Bảng 2- 12 :Hằng số điều hòa dòng triều vùng ven bờ phía Nam, tháng IX/2009. . 42
Bảng 2-13: Kết quả quan trắc dòng chảy ven bờ biển Cửa Đại (3/10/2010) 42
Bảng 2- 14: Vị trí xói lở trên khu vực cửa sông Thu Bồn [66] 44
Bảng 2- 15: Tổng hợp các nguyên nhân gây xói lở tại các vị trí trong sông 56
Bảng 3- 1: Dòng vệ tinh Landsat (NASA) được đưa vào quan sát Trái Đất 60
Bảng 3- 2: Tọa độ các mặt cắt chiết xuất để so sánh kết quả 90
Bảng 3- 3: Tọa độ các mặt cắt tính toán 93
Bảng 3- 4: Diễn biến đường bờ mô phỏng theo modul Litlines 107
Bảng 3- 5: Diễn biến đường bờ tự nhiên (không kè bảo vệ bờ) 109
Bảng 4- 1: Các giải pháp áp dụng cho các vị trí xói lở trên sông 125
Bảng 4- 2: Cân bằng bùn cát trung bình năm (m3/năm) bờ biển cửa sông Thu Bồn 130
1


MỞ ĐẦU
1. Cơ sở khoa học của luận án

Việt Nam là một quốc gia biển với trên 3.260km đường bờ và khoảng
1.000.000km
2
diện tích mặt nước biển với nguồn tài nguyên phong phú và vị trí địa
chính trị thuận lợi. Nghị quyết về chiến lược biển Việt Nam đến năm 2020 của Ban
chấp hành Trung ương Đảng khóa X năm 2007 đã chỉ rõ: “Phấn đấu đến năm 2020,
Việt Nam sẽ trở thành quốc gia mạnh lên từ biển, giàu lên từ biển; đảm bảo vững
chắc chủ quyền biên giới quốc gia trên biển, đóng góp khoảng 53% - 55% GDP và
55% - 60% kim ngạch xuất khẩu của cả nước”.
Quảng Nam là tỉnh có tài nguyên biển phong phú và đa dạng, có tiềm năng lớn
để phát triển kinh tế biển. Với chiều dài bờ biển trên 125km và ở bất cứ đâu cũng có
thể trở thành bãi tắm lý tưởng bởi bờ biển thoải, cát trắng, nước trong, nhiệt độ
nước biển từ 20 - 29
0
C và ánh nắng chan hòa là những địa danh hấp dẫn, thuận lợi
cho du lịch và nghỉ dưỡng. Với thềm lục địa rộng lớn, điều kiện khí hậu thuận lợi
tạo điều kiện thích hợp cho sự phát triển của các loài cá, tôm và các sinh vật biển và
là điều kiện thuận lợi cho nuôi trồng và khai thác thủy hải sản. Đặc biệt, cụm đảo
Cù Lao Chàm với các hệ sinh thái biển nhiệt đới như rạn san hô, thảm cỏ biển, sinh
vật đáy, có tính đa dạng sinh học cao và đã được công nhận là khu bảo tồn biển
quốc gia sẽ là tiềm năng lớn cho phát triển kinh tế biển của địa phương.
Quảng Nam có hệ thống sông ngòi gồm 2 sông lớn là Thu Bồn và Trường
Giang với 2 cửa sông lớn là Cửa Đại (Hội An) và cửa An Hòa (Núi Thành) hàng
năm mang ra biển một lượng phù sa bồi đắp cho vùng đồng bằng hẹp ven biển. Bên
cạnh đó là các thủy vực nước lợ, nước ngọt rộng lớn với trên 27.680ha, trong đó
diện tích mặt nước lợ trên 5.000ha, nước ngọt trên 6.000ha và hàng chục nghìn ha
mặt nước biển ven bờ, rất thuận lợi cho phát triển nuôi trồng thủy sản.
Bên cạnh những thế mạnh tiềm năng thì biển cũng tiềm ẩn nhiều rủi ro như
bão, lũ, sạt lở và bồi tụ và đặc biệt với những biến đổi dị thường của thời tiết gây ra
sự tương phản ngày càng khốc liệt giữa mùa mưa và mùa khô. Các hoạt động kinh

tế xã hội thiếu quản lý, qui hoạch làm rừng bị chặt phá nghiêm trọng dẫn tới độ che
phủ chỉ còn trên 10%, bề mặt lưu vực bị cày xới do các mục đích mưu sinh, phát
triển hệ thống cơ sở hạ tầng làm thay đổi chế độ dòng chảy v.v Kết quả là dòng
sông bị cạn kiệt về mùa khô có thể đi lại ngay ở những đoạn khu vực đồng bằng,
trong khi lũ lụt có xu hướng tăng lên cả về tần số và độ lớn làm chết người, nhiều
2


nhà cửa bị lũ cuốn trôi, nhiều cầu cống, đường xá bị hư hỏng, thiệt hại lên tới hàng
chục nghìn tỷ đồng. Vấn đề xói lở và bồi lấp lòng dẫn, vùng cửa sông các sông
miền Trung nói chung và sông Thu Bồn nói riêng hết sức nghiêm trọng.
Về mặt tự nhiên, cửa sông nối trực tiếp với biển là nơi chịu tác động tổng hợp
của các yếu tố động lực sông cũng như các yếu tố động lực biển. Dòng chảy vùng cửa
sông thay đổi theo mùa. Bùn cát vùng cửa sông hình thành do dòng nước mang ra từ
lưu vực, dòng triều, dòng do gió mang từ biển vào v.v Mặt khác, vùng cửa sông
đang diễn ra rất nhiều hoạt động kinh tế xã hội như sản xuất nông nghiệp, đánh bắt và
nuôi trồng thủy sản, vận tải thủy, xây dựng các công trình cơ sở hạ tầng cho dân sinh,
du lịch, dịch vụ v.v…Tổ hợp các điều kiện tự nhiên và các hoạt động kinh tế xã hội
của con người là nguyên nhân gây ra các diễn biến phức tạp tại vùng cửa sông.
Về mặt tài nguyên nước, cửa sông Thu Bồn là nơi tải phần lớn lượng nước của
lưu vực, nhưng về mặt kinh tế xã hội thì nó là điểm trung chuyển của con đường
giao thông thủy nối liền vùng đồng bằng ven biển với vùng núi ở thượng nguồn của
lưu vực. Khu vực ngay phía trong cửa sông khá rộng thuận lợi cho việc xây dựng
cảng giao thương giữa Quảng Nam với các tỉnh khác và quốc tế và phục vụ hàng
trăm tàu thuyền lớn nhỏ đánh bắt hải sản, một trong những hoạt động kinh tế chính
của tỉnh. Thành phố Hội An nằm ngay cửa sông nên phát triển du lịch đường thủy
từ đây tới các đảo Cù Lao Chàm, thành phố Đà Nẵng và các cảng của các tỉnh lân
cận cũng là một thế mạnh của Quảng Nam. Nói tóm lại lợi ích mang lại của vùng
cửa sông Thu Bồn đối với phát triển kinh tế và xã hội của Quảng nam là rất lớn.
Tuy nhiên trong những năm qua, vùng cửa sông và dải ven biển lân cận cửa sông có

nhiều diễn biến phức tạp. Đó là hiện tượng xói cửa sông, dải ven biển kề cận và khu
vực 2 bờ sông phía trong; hiện tượng di động của các đảo phía trong cửa sông và
hiện tượng dịch chuyển, bồi lấp cửa cản trở tàu thuyền ra vào, đặc biệt trong thời kỳ
triều thấp. Trong qui hoạch phát triển kinh tế xã hội của Quảng nam, một cảng tổng
hợp phía trong cửa sông đã và đang được hình thành và nó trở thành điểm nối tới
các khu công nghiệp, khu chế xuất, khu dân cư của Quảng nam cũng như các tỉnh
khác để trao đổi hàng hóa từ nội địa ra ngoài bằng đường thủy.
Do vậy việc đánh giá thực trạng bồi xói khu vực cửa sông, tìm ra nguyên nhân,
qui luật diễn biến, các nhân tố và mức độ ảnh hưởng của chúng và đề xuất các giải
pháp nhằm ổn định vùng cửa sông, kiểm soát và giảm thiểu ảnh hưởng xấu của tự
nhiên và các hoạt động kinh tế xã hội của con người là nhiệm vụ vô cùng cấp bách.
3


Xuất phát từ những lý do trên, tác giả đã chọn đề tài: “Nghiên cứu diễn biến
hình thái khu vực cửa sông Thu Bồn và đề xuất các giải pháp giảm thiểu tác động
bất lợi phục vụ phát triển kinh tế xã hội” để nghiên cứu.
2. Mục tiêu của luận án
- Nghiên cứu tương tác của các yếu tố thủy thạch động lực, làm sáng tỏ các
nguyên nhân và lượng hóa mức độ ảnh hưởng gây diễn biến hình thái khu vực cửa
sông Thu Bồn.
- Đề xuất các giải pháp nhằm giảm thiểu các tác động bất lợi đến quá trình
diễn biến hình thái khu vực cửa sông phục vụ phát triển kinh tế xã hội của khu vực.
3. Nhiệm vụ và nội dung của luận án
Luận án sẽ thực hiện các các nhiệm vụ và nội dung sau đây:
- Thu thập, khảo sát bổ sung, chỉnh lý các tư liệu, số liệu phục vụ các nội dung
nghiên cứu.
- Phân tích, đánh giá các yếu tố ảnh hưởng tới diễn biến hình thái vùng cửa
sông Thu Bồn.
- Ứng dụng các phương pháp viễn thám, GIS và mô hình toán để xác định các

quy luật diễn biến và phát triển vùng cửa sông Thu Bồn.
- Đề xuất các giải pháp khoa học công nghệ có tính định hướng nhằm ổn định
vùng cửa sông Thu Bồn phục vụ phát triển kinh tế, xã hội và bảo vệ môi trường.
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án
Đối tượng nghiên cứu của luận án là các quá trình diễn biến vùng cửa sông
bao gồm các quá trình thủy động lực, vận chuyển bùn cát, quá trình xói lở, bồi tụ bờ
sông, bờ biển, cửa sông, biến động địa hình đáy vùng ngay phía trong cửa sông và
đáy biển ven bờ trước cửa sông.
Phạm vi không gian nghiên cứu của luận án được giới hạn như sau:
- Phía trong sông: Từ Giao Thủy là điểm hợp lưu giữa sông Thu Bồn và sông
Quảng Huế đến cửa sông.
- Phía ngoài biển: Nằm trong giới hạn độ sâu đến 10m nước gồm cửa sông và
đáy biển ven bờ. Dọc theo bờ biển, vùng nghiên cứu được mở rộng 20km tính từ
tim lòng dẫn cửa sông về phía Nam và phía Bắc cửa sông.
Mặc dù giới hạn phạm vi nghiên cứu như vậy, nhưng khi phân tích đánh giá
các yếu tố động lực chính ảnh hưởng tới cửa sông không thể không đề cập đến khu
4


vực lân cận. Đó là các quá trình lòng dẫn đoạn cửa sông, hiện tượng xói lở - bồi tụ
bờ sông, bờ biển, diễn biến quá trình vận động của sóng biển từ ngoài khơi vào
vùng bờ, trường dòng chảy và các yếu tố đặc trưng sông - biển khác.
5. Cấu trúc của luận án
Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, luận án được cấu trúc thành 4
chương như sau:
Chương 1: Tổng quan về nghiên cứu diễn biến cửa sông vùng ảnh hưởng
triều: Trong chương này đề cập đến những khái niệm cơ bản, tình hình nghiên cứu
cửa sông trên thế giới, ở Việt Nam và vùng cửa sông Thu Bồn.
Chương 2: Đặc điểm tự nhiên, hiện trạng, nguyên nhân và các nhân tố ảnh
hưởng đến diễn biến hình thái vùng cửa sông Thu Bồn: Dựa vào các tài liệu lịch sử

về sóng, gió, dòng chảy sông, biển; tài liệu địa hình, bùn cát tiến hành phân tích và
đánh giá mối tương quan giữa sự thay đổi hình thái với các yếu tố thủy động lực,
bùn cát cũng như ảnh hưởng của các hoạt động kinh tế xã hội tới quá trình uốn
khúc, xói lở, bồi tụ, hình thành các đảo, các đảo di động, quá trình di chuyển, bồi
lấp cửa sông v.v
Chương 3: Nghiên cứu diễn biến vùng cửa sông Thu Bồn bằng phương pháp
viễn thám, GIS và mô hình toán
Dựa vào các ảnh máy bay, ảnh vệ tinh, bản đồ địa hình từ những năm bẩy
mươi của thập kỷ 20 đến nay, tiến hành nắn chỉnh lưới tọa độ, nắn chỉnh hình học,
chiết xuất các thông tin lập bản đồ chuyên đề, tính toán và đánh giá diễn biến hình
thái khu vực nghiên cứu theo không, thời gian.
Ứng dụng mô hình toán để mô phỏng và lượng hóa sự biến đổi hình thái vùng
cửa sông Thu Bồn ở những thời đoạn xác định. Đồng thời, nó được sử dụng như là
công cụ để dự báo xu thế phát triển cửa sông theo các kịch bản đề xuất.
Chương 4: Đề xuất giải pháp có định hướng phòng tránh, giảm nhẹ xói lở, bồi
tụ vùng cửa sông, ven biển: Từ các kết quả nghiên cứu có được trong các chương 2
và 3; Căn cứ vào định hướng phát triển kinh tế xã hội của địa phương, từ đó đề xuất
các giải pháp (nhóm giải pháp) cho việc ổn định cửa sông Thu Bồn phù hợp với
phát triển kinh tế, bảo vệ môi trường.



5


6. Những đóng góp mới của luận án
1) Luận án đã phân tích, đánh giá được các yếu tố tác động, làm sáng tỏ
nguyên nhân cơ chế gây diễn biến hình thái vùng cửa sông Thu Bồn.
2) Luận án xác lập được xu thế diễn biến đường bờ biển, cửa sông một cách
định lượng và chi tiết cho từng tiểu vùng theo cả chiều dọc bờ và ngang bờ phục vụ

xây dựng định hướng quy hoạch chỉnh trị.
3) Bước đầu đề xuất được “hành lang thoát lũ” cho vùng phía trong cửa sông
làm cơ sở cho việc đề xuất các giải pháp có tính định hướng phòng chống xói lở,
bồi tụ, ổn định bờ sông và cửa sông, tăng khả năng thoát lũ và thông luồng ra vào
cảng phía trong sông.
6


CHƯƠNG 1.
TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN VÙNG CỬA SÔNG ẢNH
HƯỞNG TRIỀU
1.1. KHÁI NIỆM VÀ PHÂN VÙNG CỬA SÔNG
1.1.1. Khái niệm về vùng cửa sông
Theo các tác giả Nguyễn Văn Cư, Hoa Mạnh Hùng, Nguyễn Bá Quỳ [11],
[29], [36] thì thuật ngữ “cửa sông” được hiểu theo hai nghĩa:
Cửa sông là nơi sông đổ ra biển, ra hồ (hay kho nước) và cửa sông là đoạn
cuối cùng của một con sông thông ra biển.
Như vậy, cửa sông là vùng giao nhau giữa sông và biển, nó là một “tập mờ”
giữa trắng sông và đen biển, hoặc là một kiểu đèn vàng nằm giữa đèn đỏ và đèn xanh.
Cửa sông là nơi tranh chấp giữa nước mặn của biển và nước ngọt của sông
trong lục địa, đó là sự thay đổi từ chế độ thủy văn sông sang chế độ thủy văn biển,
chế độ nước ở cửa sông biến động kéo theo các đặc tính lý hóa, sinh học môi trường
nước, dòng thủy thạch cũng biến động theo. Do vậy, giới hạn cửa sông thường được
xác định bởi các dấu hiệu đặc điểm như sau:
Giới hạn phía trong cửa sông: Là nơi hầu như không còn dao động của thủy
triều ∆H = 0, nghĩa là điểm kết thúc ảnh hưởng của biển vào trong sông.
Giới hạn phía ngoài cửa sông: Ở ranh giới ngoài cửa sông là nơi dòng chảy lũ
lịch sử của con sông đạt tới.
Những đặc điểm cơ bản của cửa sông bao gồm:
- Chế độ thủy văn vùng cửa sông được hình thành dưới tác động tổng hợp của các

quá trình sông - biển, hay nói cách khác sự phát triển của cửa sông phụ thuộc vào chế
độ thủy văn lưu vực sông (dòng chảy và dòng bùn cát từ thượng nguồn mang ra cửa
sông) và chế độ hải văn biển (sóng gió ven bờ, dòng chảy, dao động mực nước…).
- Ảnh hưởng của sông được thể hiện qua chế độ dòng nước và bùn cát. Dòng
nước sông mang theo bùn cát từ thượng nguồn xuống vùng đồng bằng và cửa sông.
Quá trình bồi tụ hay xói lở thay đổi theo mùa trong năm. Mùa lũ do lưu tốc dòng
chảy lớn, nên mặc dù hàm lượng bùn cát do dòng nước mang theo lớn, nhưng hiện
tượng xói lòng dẫn xảy ra ở phần cửa sông phía trên và bùn cát được lắng đọng ở
vùng biển phía trước cửa sông.
7


- Ảnh hưởng của biển được thể hiện qua sự dao động của mực nước (thủy
triều và nước dâng do gió, bão) gây dồn ứ nước sông, tạo thành dòng chảy ngược
vào sông trong mùa kiệt và kéo theo quá trình truyền mặn vào sâu trong sông.
Đặc trưng của vùng cửa sông còn là sự biến động rất lớn về độ mặn. Mùa kiệt
lũ xâm nhập vào sông sâu hơn; khi triều lên độ mặn cũng cao hơn khi triều rút hay
nói cách khác sự biến động của độ mặn phụ thuộc vào mùa trong năm, pha triều và
hình dạng cửa sông, lòng sông.
Vùng cửa sông là nơi tranh chấp mãnh liệt giữa đất liền và biển, thường xuyên
xảy ra hai quá trình trái ngược nhau: Bồi tụ và xói lở. Khối lượng bùn cát từ các hệ
thống sông được đem ra biển rất lớn. Dòng bùn cát này được các dòng chảy do
sóng, dòng triều phân bố lại ở cửa sông và dọc ven bờ tạo nên các cồn cát ngầm, các
bãi triều ở các cửa sông, cũng như việc mở rộng của đồng bằng châu thổ ra biển.
Để nghiên cứu diễn biến vùng cửa sông, trước hết ta phân chia ra các khu vực
đặc trưng và ranh giới của chúng.
Hiện nay, việc phân định ranh giới vùng cửa sông còn nhiều ý kiến khác nhau,
song đều thống nhất dựa trên 3 dấu hiệu cơ bản là: (i) điều kiện thủy văn, (ii) điều
kiện thủy hóa và (iii) hình thái cửa sông. Theo đánh giá của các nhà chuyên môn
nghiên cứu về hóa học và sinh học thì vùng cửa sông có giới hạn trong sông ở nơi

nước lợ có độ mặn từ 0,5‰ đến giới hạn ngoài khơi là nơi nước lợ biến đổi hoàn
toàn thành nước biển có độ mặn từ 30÷32‰. Như vậy, vùng cửa sông bao gồm
phần cuối của dòng sông và một phần biển nông ven bờ.
Các chuyên gia thủy văn cho rằng ranh giới phía trong sông của vùng cửa
sông là nơi lòng dẫn chính bắt đầu phân nhánh, hoặc là nơi không có ảnh hưởng của
thủy triều và nước dâng trong mùa kiệt và ranh giới ngoài phía biển là nơi có chế độ
thủy hóa biến tính mạnh nhất trong mùa lũ (thường lấy gradient độ mặn vùng nước
pha trộn làm chỉ tiêu đặc trưng) [14], [73].
Dựa vào quan điểm phân vùng cửa sông của các tác giả trong và ngoài nước
thì giới hạn phía trong sông sẽ đến điểm không còn dao động của thủy triều (∆H =
0), hay là điểm kết thúc ảnh hưởng của biển vào trong sông. Dựa vào quan điểm
trên, đã xác định giới hạn phía trong sông của vùng cửa sông Thu Bồn tại Giao
Thủy - điểm nhập lưu giữa sông Thu Bồn và sông Quảng Huế. Giới hạn phía biển
được mở rộng ra tới vùng nước có độ sâu 10m và khoảng 20 km về 2 phía cửa sông.
8


Tuy nhiên, dù cách phân chia nào đi nữa thì ranh giới vùng cửa sông cũng là
tương đối, bởi lẽ đường biên ảnh hưởng của thủy triều hay nước dâng và ranh giới
vùng nước lợ còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố tự nhiên khác và cả các tác động của
các hoạt động kinh tế xã hội.
1.1.2. Phân vùng cửa sông
Theo I.V Xamoilov [79], vùng cửa sông được chia thành ba đoạn: Đoạn thuộc
sông (phía trên), cửa sông và vùng biển ven bờ trước cửa sông. Ba đoạn của vùng
cửa sông là một hệ thống nhất, nó tồn tại không chỉ có các đặc trưng hình thái khác
nhau, mà chế độ thủy động lực và điều kiện cảnh quan tự nhiên cũng khác nhau.
X.X.Baidin [77] lại phân vùng cửa sông gồm 3 đoạn chính:
- Đoạn trong cửa sông: Đoạn này được chia làm hai dạng một nhánh sông và
nhiều nhánh sông. Loại một nhánh, đặc trưng nhất là chiều dài của vùng ảnh hưởng
nước dâng, thủy triều, xâm nhập mặn và vùng xuất hiện dòng chảy ngược. Loại

nhiều nhánh, trong đó thường có 1 đến 2 nhánh chính và nhiều nhánh phụ hoặc các
lòng dẫn bị thoái hóa, hình thành các hồ móng ngựa, đầm lầy cửa sông.
- Đoạn cửa sông (vùng ngưỡng cửa sông): Là nơi tranh chấp mạnh mẽ giữa
quá trình động lực sông - biển. Đặc điểm đặc trưng nhất của cửa sông là sự hình
thành và phát triển các val cát, bãi bồi ngầm (bar), doi cát, đảo chắn … Đây là khu
vực châu thổ phát triển mạnh nhất nên địa hình đáy và hình thái bờ luôn biến động.
- Vùng biển nông trước cửa sông: Đoạn này còn được gọi là vùng thềm biển
nông trước cửa sông. Theo thời gian phát triển của cửa sông, theo dấu hiệu hình thái
đoạn cửa sông được phân thành hai dạng: dạng kín và dạng hở. Dạng kín ứng với
cửa sông đang phát triển ở giai đoạn đầu (giai đoạn lấp đầy vũng vịnh và hình thành
đồng bằng delta). Dạng hở ứng với cửa sông phát triển có quá trình trao đổi tự do
giữa nước sông và nước biển và chịu ảnh hưởng mạnh của các yếu tố động lực biển
(như dòng chảy ven bờ, sóng gió, thủy triều, nước dâng…). Vùng biển nông trước
cửa sông bao gồm các khu vực chịu ảnh hưởng của các loại dòng chảy khác nhau:
Dòng lũ, dòng triều, dòng trôi, dòng sóng vỗ bờ và vùng nước bị pha trộn mạnh.
Ranh giới phân chia các khu vực biển nông cửa sông cũng là tương đối, do chúng
biến động tùy thuộc vào chế độ lực và điều kiện địa hình vùng biển nông ven bờ.
Theo các phân chia và giới hạn của vùng cửa sông như đã trình bày ở trên cho
thấy cửa sông có chế độ động lực đa nguồn gốc, rất phức tạp thể hiện mối tương tác
các yếu tố từ khí quyển, thủy quyển, thạch quyển và sinh quyển. Các quá trình động
9


lực vùng cửa sông là quá trình tương tác giữa các yếu tố động lực từ hai khối nước
mặn và nước ngọt, giữa dòng chảy sông và biển, giữa các yếu tố động lực sông –
biển tới các thành tạo địa hình (quá trình tích tụ - mài mòn, vận chuyển bùn cát
trong sông, vận chuyển bồi tích ven bờ, tạo thành bãi, kéo dài và phá hủy dòng dẫn
cửa sông…). Do đó, việc nghiên cứu động lực vùng cửa sông phải đặt trên cơ sở
nghiên cứu tổng hợp một cách hệ thống với nhiều chuyên môn, lĩnh vực khác nhau.
Theo quan điểm hệ thống, các yếu tố xác định cấu trúc động lực vùng cửa

sông có liên quan hữu cơ với nhau, tương tác qua lại lẫn nhau trong một hệ thống
thống nhất là vùng cửa sông. Mối tương tác này thể hiện thông qua 3 nhóm yếu tố
cơ bản bao gồm nhóm các yếu tố nội động lực, nhóm các yếu tố thủy động lực tự
nhiên và nhóm các yếu tố nhân sinh [14]. Luận án đi sâu phân tích, đánh giá các ảnh
hưởng của từng nhóm yếu tố tới vùng cửa sông.
1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CỬA SÔNG TRÊN THẾ GIỚI
Các nghiên cứu vùng cửa sông ven biển nhằm tính toán diễn biến và phát triển
hình thái chủ yếu tập trung vào nghiên cứu các quá trình thủy thạch động lực bao
gồm sóng, triều, dòng chảy, xâm nhập mặn v.v và quá trình vận chuyển bùn cát gây
diễn biến hình thái. Các vấn đề trên đều được thực hiện dựa trên số liệu quan trắc
ngoài hiện trường, các nghiên cứu trên mô hình vật lý, mô hình toán.
Những nghiên cứu thuộc lĩnh vực khoa học động lực học dòng sông, chuyển
động bùn cát và vấn đề chỉnh trị sông như nghiên cứu xác định nguyên nhân, cơ
chế, diễn biến lòng dẫn; Nghiên cứu đề xuất các giải pháp phòng chống giảm nhẹ
các thiệt hại do xói lở bờ, bồi lắng lòng dẫn….
Những nghiên cứu này đã được quan tâm từ thế kỷ XIX, nhưng phát triển
mạnh từ những năm thập kỷ 30 đến thập kỷ 60 thế kỷ thứ XX ở các nước Âu Mỹ.
Các nghiên cứu điển hình là nhà khoa học Pháp Du Boys về chuyển động bùn cát,
Barrede Saint – Venant về dòng không ổn định; L. Fargue về hình thái đoạn sông
uốn khúc. Vào những năm đầu của thế kỷ XX, các nhà khoa học của Liên Xô như
Lotchin V.M, Bernadski. N.M, Gontrarop V.N. đã có các công trình về vận chuyển
bùn cát; các nhà khoa học Antunin S.T, Grisanin K.B, Kariukin S.N. có nhiều
nghiên cứu về chỉnh trị sông.
Vào những năm 60, các nhà khoa học ở Tây Âu đã có nhiều kết quả nghiên
cứu về hình thái lòng dẫn như Meyer - Peter và Muller, Kennedly R.G…Các nhà
khoa học của Mỹ như Einstein H.A., Ven te Chow, Ning chien… Đã có nhiều công
10


trình nghiên cứu về dòng chảy và chuyển động bùn cát, trên cơ sở đó đánh giá được

diễn biến lòng dẫn. Ngoài những nghiên cứu cơ bản về diễn biến, bồi lắng, xói lở
lòng dẫn, thời kỳ này có những tiến bộ vượt bậc về phương pháp và kỹ thuật tính
toán cũng như các thiết bị đo đạc.
Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, các nhà khoa học
trên thế giới vẫn tiếp tục nghiên cứu về động lực học dòng sông và chỉnh trị sông,
đặc biệt là ảnh hưởng của các công trình trên sông đến diễn biến, xói lở và bồi lắng
lòng dẫn, điển hình là các nghiên cứu của Simons, Anbecson, De Vries…Điển hình
là các nghiên cứu về xói ở hạ du công trình của Antunin hay tính toán xói phổ biến
theo phương pháp trạng thái ổn định tới hạn làm cơ sở khoa học cho việc phát triển
các mô hình tính toán hình thái và dự báo xói lở lòng dẫn của Lê Vi.
Việc nghiên cứu ảnh hưởng của công trình xây dựng trên sông đến diễn biến
lòng dẫn đã được các nhà khoa học như Tiền Ninh, Đậu Quốc Nhân, Lý Bảo Chấn
(Trung Quốc), Hickin và Nauson, Vannon…(Mỹ) quan tâm. Các nghiên cứu này
xoay quanh vấn đề tính toán dự báo, đánh giá ổn định và đề xuất các giải pháp bảo
vệ bờ dựa trên cơ sở quan hệ dòng chảy và hình thái lòng sông dẫn tới sự thay đổi
chiều rộng lòng sông, cao trình đáy sông, ổn định của mái dốc với các điều kiện địa
chất khác nhau.
Các nghiên cứu về ảnh hưởng của xây dựng cầu trên sông đến diễn biến lòng
dẫn được phát triển cả về mặt lý thuyết cũng như các ứng dụng trực tiếp. Nhiều
nghiên cứu có tính ứng dụng cao phục vụ cho việc lập dự án xây dựng một hoặc
nhiều cầu trên sông như nghiên cứu mức độ dâng nước thượng lưu cầu của Bradley
(1970); Neil (1973), Karaki (1974) hay nghiên cứu xói phổ biến do dòng chảy bị
thu hẹp của Laursen(1960,1963), Komura (1966) …
Các vấn đề về động lực vùng cửa sông ven biển đã được nghiên cứu từ rất
sớm, điển hình là các công trình nghiên cứu của N.Ya. Danilevxki (1869) [78], I.V.
Xamoilov (1952) [79], T. Elliot (1977) [69], A. Volker (1966) [75],… Những công
trình này chủ yếu tập trung nghiên cứu các diễn biến về động lực vùng cửa sông,
ven biển và mối sự liên hệ về động lực của các quá trình tương tác sông - biển, có
xét đến tác động của con người.
Các công trình tiêu biểu nghiên cứu về động lực vận chuyển bùn cát, bồi tụ,

xói lở tại vùng cửa sông ven biển là của các tác giả Bijker E.W. (1971) [68],
Engelund F. và E. Hansen (1972) [71], Meyer-Peter E. và R. Muller (1948) [73],
Van Rijn L. C (1993) [74], Yang C. T. (1996) [76] …
11


Vào cuối thế kỷ XX đã có hàng loạt các công trình nghiên cứu, dự tính thủy
triều vùng ven biển, cửa sông [10], [11], [12], [17], [67] và các công trình nghiên
cứu quá trình truyền triều, xâm nhập mặn vào trong sông, tương tác giữa thủy triều -
nước dâng - lũ [14], [68]. Các nhà nghiên cứu đã từng bước tiếp cận quá trình thực
của sự phát triển hình thái và xem xét vai trò của mỗi yếu tố trong các tổ hợp có
chọn lọc giữa các yếu tố sông biển tạo ra mỗi kiểu cửa sông và kiểu diễn biến đặc
trưng của nó. Các nghiên cứu về biến hình lòng dẫn và biến dạng bãi chắn, bar cửa
sông [13], [14], [15], [26], [40], [69] đã bước đầu làm sáng tỏ cơ chế hình thành và
phát triển của các loại, dạng cửa sông.
Những năm gần đây, rất nhiều Viện nghiên cứu, các nhà khoa học trên thế giới
phát triển các mô hình số trị thủy thạch động lực mà bắt đầu là các mô hình một
chiều như MIKE11, HEC-RAS để mô phỏng các quá trình mang tính bình quân hóa
trên mặt cắt. Khi nhu cầu tính toán phân bố theo không gian của các yếu tố thủy
thạch động lực không chỉ theo chiều dòng chảy, mà còn cần trên cả độ sâu thì các
mô hình 2D, 3D cũng lần lượt ra đời chẳng hạn như mô hình DELFT3D (Hà Lan),
MECCA (Mỹ), Đây có thể xem là một bước tiến dài của khoa học công nghệ
trong việc mô phỏng và xây dựng bức tranh đầy đủ hơn về sự biến đổi thủy động
lực, hình thái của lòng dẫn, bờ bãi sông biển cũng như dự báo sự biến đổi của nó ở
các hạn vừa và dài.
Khi các mô hình số trị thủy động đã được hiệu chỉnh và kiểm định có đủ độ tin
cậy và mức độ ổn định cao thì nó sẽ là công cụ mạnh giúp chúng ta biết được sự
thay đổi của các quá trình thủy thạch động lực theo các kịch bản khác nhau và giúp
cho các nhà ra quyết định có những thông tin chính xác hơn trong việc quyết định
giải quyết các vấn đề rất phức tạp và biến động lại chịu nhiều các yếu tố tác động

như các cửa sông và dải ven biển.
Có thể dẫn ra một số chương trình đã và đang được thực hiện trên các cửa
sông như ở Mỹ có một chương trình nghiên cứu rất lớn về động lực các cửa sông,
lạch triều và luồng lạch (CIRP) đã được tiến hành từ nhiều năm nay. Ở Anh đã triển
khai chương trình nghiên cứu tương tác sông - biển với mục đích đánh giá và dự
báo biến động luồng lạch vào cảng cửa sông nối với biển. Một số nước EU và
Ucraina đã nghiên cứu để khơi thông luồng vào cửa sông Dunai. Một số cảng nằm
sâu trong vùng cửa sông ở các nước như Hà Lan, Nga, Nhật, các nhà khoa học đã
mô phỏng với các kịch bản khác nhau để đánh giá quá trình sa bồi luồng và đề xuất
12


các giải pháp duy tu, nạo vét hợp lý đảm bảo cho các loại tàu có trọng tải lớn ra vào
theo kế hoạch định trước.
Dựa trên kết quả mô phỏng của các mô hình động lực, vận chuyển bùn cát mà
26 trong số 58 cửa sông của Mỹ đã xây dựng được hệ thống kè hướng dòng, ngăn
cát chống sa bồi luồng vào cửa sông và xói lở 2 bên bờ liền kề cửa sông hay ở Nhật
Bản 72 trong số 139 cửa sông có luồng tàu được xây dựng đê chắn cát. Ở cửa sông
Dunai, người ta đã xây dựng 2 đê chắn cát song song ở 2 phía luồng, kéo dài bar
chắn cửa đến độ sâu 6,5m, cắt các đoạn sông quá cong và nạo vét duy trì độ sâu
luồng và chống bồi lấp luồng tàu vào cảng cửa sông.
Jean - Francois Desprast et al., (2010) [72] đã sử dụng công cụ viễn thám và
GIS để cảnh báo mối hiểm họa cho người dân sống ở vùng ven bờ biển do sóng
thần, mực nước biển dâng và xói lở để giúp cho các nhà quản lý hoạch định kế
hoạch sử dụng đất đai và phát triển khu dân cư ven bờ biển.
Các công trình nghiên cứu về sa bồi luồng tàu, bồi tụ và xói lở bờ biển cửa
sông được xuất bản trên nhiều Tạp chí Quốc tế nổi tiếng như: Tạp chí Kỹ thuật bờ
biển (Coastal Engieering journal); Tạp chí Nghiên cứu bờ biển (Journal of coastal
reseach); hay Tạp chí Khoa học cửa sông, bờ biển và thềm lục địa (Journal of
Estuarine, Coastal and Shelf Science),…

Tóm lại, những vấn đề và nội dung đã được nghiên cứu và đã có những thành
tựu đáng khích lệ trên thế giới về diễn biến hình thái cửa sông, ven biển bao gồm:
- Phân đoạn, phân loại cửa sông.
- Sự hình thành và phát triển bar chắn cửa sông.
- Nghiên cứu biến đổi lòng dẫn
- Bồi lắng luồng vùng cửa sông.
- Vận chuyển bùn cát trong các đoạn cửa sông.
- Quan hệ hình thái trong các đoạn cửa sông.
- Xâm nhập mặn.
- Ngập lụt vùng cửa sông và ven bờ biển.
- Mô hình hóa các hiện tượng thủy thạch động lực và vận chuyển bùn cát
(trường sóng, thủy triều, dòng chảy, bùn cát ).
Mô hình toán là một công cụ có tính tiện ích rất lớn, chính vì vậy nó được rất
nhiều quốc gia quan tâm phát triển và đã có nhiều mô hình có tính thương mại cao,
được sử dụng khá phổ biến ở nhiều nước, cho các dự án quan trọng ở các quốc gia
khác nhau. Tuy nhiên, cũng phải nói rằng mô hình toán không phải là một công cụ
13


vạn năng vì tính đúng sai của nó phụ thuộc rất nhiều vào độ tin cậy của các điều
kiện biên, các tập hàm vào mà chúng ta phải có trước khi áp dụng chúng.
Chẳng hạn các mô hình thủy thạch động lực cần các số liệu mực nước, dòng
chảy, sóng, bùn cát ở các biên cũng như các điểm trong hệ thống để hiệu chỉnh và
kiểm định các thông số với độ chính xác cho phép khi mô phỏng. Nhưng thực tế,
các số liệu mà chúng ta có vừa ngắn, lại không đồng bộ, độ chính xác không cao thì
khó có thể khẳng định mô hình sẽ cho kết quả có thể chấp nhận được.
Việc ứng dụng các mô hình 2D hoặc 3D cũng còn gặp những trở ngại như
khối lượng tính toán quá lớn, trong khi tốc độ tính toán của các máy tính thông
thường hiện nay chưa đủ lớn dẫn tới thời gian mô phỏng quá dài. Chẳng hạn việc
mô phỏng trường dòng chảy thực 3 chiều cho một năm cần thời gian chạy máy tới 6

- 7 tháng với các máy tính có dung lượng bộ nhớ và tốc độ tính toán thông dụng
như hiện nay. Điều này không đáp ứng các nhu cầu của thực tế, đặc biệt là bài toán
dự báo khi mà kết quả chạy ra đã lạc hậu về mặt thời gian.
Mặt khác, về bản chất vật lý, mỗi yếu tố trong tập các thông số thủy động lực
vừa mang tính địa đới phụ thuộc vào vùng địa lý, khí hậu, ví như ở Việt Nam hết
mùa lũ lại sang mùa cạn, vừa chịu tác động của các yếu tố phi địa đới hay còn gọi là
các yếu tố địa phương. Chẳng hạn cũng là lũ, nhưng lũ năm nay khác lũ năm sau cả
về thời điểm xuất hiện, độ lớn và hình dạng … Do vậy, nếu chỉ sử dụng một công
cụ riêng rẽ sẽ rất khó có những kết luận chính xác và việc sử dụng đồng thời nhiều
công cụ khác nhau, kiểm tra, so sánh dựa trên nguyên nhân và kết quả và được thực
hiện với nhiều nghiên cứu khác nhau mới hy vọng phát hiện các qui luật và mới có
các kết quả gần nhất với thực tế phản ánh đúng bản chất của hiện tượng.
Tóm lại, mặc dù đã đạt được những tiến bộ vượt bậc trong nghiên cứu vùng
cửa sông, nhưng các nhà khoa học cũng khẳng định rằng “Không có một lời giải
chung cho mọi cửa sông mà tùy thuộc đặc thù của mỗi cửa sông mà có các lời giải
riêng”, hay nói cách khác ngoài yếu tố địa đới thì các nét riêng của mỗi khu vực
cũng cần được nghiên cứu để chỉ áp dụng riêng cho cửa sông đó.
1.3. CÁC NGHIÊN CỨU VỀ BIẾN ĐỔI CỬA SÔNG Ở VIỆT NAM
Lịch sử nghiên cứu vùng cửa sông ven biển nước ta gắn liền với lịch sử dựng
nước và giữ nước, chinh phục dòng sông, quai đê lấn biển, khai khẩn đất đai miền
Duyên hải, được bắt đầu từ triều đại phong kiến nhà Trần (Trần Thái Tông - 1248).
Đến thời Lê (1708), đê biển đã được tu bổ và phát triển trên quy mô từng dải chạy